Ученые из Сколтеха, Института нанотехнологий микроэлектроники РАН и других научных центров нашли способ повышения эффективности суперконденсаторов, которые используются в транспорте, медицине и телекоммуникациях.
Группа исследователей ищет новые способы повышения эффективности этих устройств, которые обычно применяют в качестве энергонакопителей в паре с литий-ионными аккумуляторами. В отличие от последних суперконденсаторы могут высвобождать или запасать электроэнергию почти мгновенно, что критически важно, например, при запуске двигателя, экстренном торможении и других пиковых нагрузках.
Суперконденсаторы применяются также в больницах, центрах обработки данных и в телекоммуникациях для непрерывного питания критически важного оборудования. Технология помогает справляться с резкими всплесками потребления энергии в сети.
Такая технология стабильно работает в более широком температурном диапазоне, меньше подвержена износу, не пожароопасна, легко утилизируется и может существенно продлить срок службы тех же литий-ионных аккумуляторов.
Как утверждают ученые, чем выше емкость суперконденсатора, там больше энергии он может запасти. Сейчас известны два способа повышения количества энергии: можно увеличить эффективную площадь поверхности электродов за счет структурирования поверхности или внедрить атомы другого элемента в углеродный материал электродов.
Ученые сфокусировались на втором способе. Чтобы выяснить, как изменения в структуре углеродных электродов влияют на емкость углеродных наностенок — материала для изготовления электродов суперконденсаторов — они испытали шесть различных составов, один из которых имел успех. Он основан на обработке азотно-аргоновой плазмой. Эксперимент показал увеличение емкости вдвое. Как отметили исследователи, хотя это не самая результативная модификация, исследование проливает свет на электрохимию процесса и поможет усовершенствовать суперконденсаторы в будущем.
Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале Electrochimica Acta.
